Расчет управляемого моста

Управляемый мост состоит из балки и поворотных кулаков, шарнирно соединенных с ней при помощи шкворней. Поворотные кулаки, выполненные вместе с цапфами подшипников ступиц колес и фланцами для крепления опорных дисков или суппортов тормозных механизмов, воспринимают и передают на балку вертикальные, боковые и продольные реакции, действующие в точке контакта колеса с опорной поверхностью, а также реактивные тормозные моменты, возникающие в опорных дисках или суппортах тормозных механизмов, которые передаются на подрессоренную часть через элементы подвески.

Задачей расчета в деталях управляемого моста является определение напряжения в балке, поворотных кулаках, шкворне, втулках поворотного кулака и опорных подшипниках (шайбах) для двух случаев нагружения: при торможении и при заносе.

Расчетную схему (рис. 7.7) составляют, считая, что углы поперечного и продольного наклона шкворня, а также развала колеса равны нулю, а оси цапф обоих поворотных кулаков совпадают и располагаются в одной поперечной вертикальной плоскости с осями шкворней.

Расчет управляемого моста в режиме торможения. При торможении на балку действует вертикальная реакция R_zn, приложенная в центральной плоскости колеса, и тормозная сила на колесе Р_т (рис. 7.7).

С учетом перераспределения нагрузки между мостами при торможении автомобиля

^Rzn = ^(mang ^/2К.

Тормозная сила на колесе

Р т =P R.n.

(7.23)

Изгибающие моменты от R_zn в вертикальной и горизонтальной плоскостях имеют максимальные значения в местах крепления рессор:

Mb = RJ2,

^Mr = 9^Rzn^l2.

 

M = ^РЛ =P^R_znr_k.

При этом

O = Mb /WB + Mr /Wr = RJWr)/WBWr], (7.25) т= M_k /(J_k / 8_max),

где Jк - момент инерции при кручении; 8_max - наибольшая толщина сечения балки. Для двутаврового сечения

Л=0, 4ХМ³,

Реактивный тормозной момент, действующий на участке от отверстия для шкворня до места крепления рессоры,

(7.24)

где 8 - короткая, h - длинная стороны прямоугольников, на которые можно разбить сечение.

 

Рис. 7.7

Напряжения не должны превышать [о_и ] = 300 МПа, [т] = 150 МПа.

При определении моментов сопротивления площадку крепления рессоры не принимают во внимание.

Расчет управляемого моста в режиме заноса. Вертикальные и горизонтальные реакции, действующие в точке контакта колеса с опорной поверхностью, определяют по формулам (1.20) и (1.21), подставляя R_zn, R_yn вместо R_z3, R_y3 и m_an вместо m_a3. Коэффициент сцепления колеса с дорогой ф при боковом скольжении принимают равным единице.

В случае скольжения автомобиля влево (рис. 7.7) изгибающий момент на левой стороне балки имеет максимальное значение в сечении I-I по оси отверстия для шкворня, а изгибающий момент на правой стороне балки - в сечении II-II в месте крепления рессоры:

(7.26)

Поворотная цапфа (рис. 7.8). Расчет ведется для тех же трех случаев нагружения: торможения при прямолинейном движении, заносе и динамическом нагружении.

Р.

тор

(7.28)

Рис.7.8

При заносе напряжение изгиба на цапфе при Pmop = 0

(7.29)

(7.30)

При торможении суммарный момент изгиба в вертикальной плоскости равен:

 

где R" _zmi =R_Z„„ -G_k, G_k - вес колеса, - тормозная сила на колесе, нагружающая цапфу. Напряжение изгиба

°и = Ми / W..

Шкворень (рис. 7.9). Расчетные режимы, применяемые при расчете шкворня, те же, что и при расчете цапф. Наклоном шкворня пренебрегаем.

реакции

Рис.7.9

тормозной силы Р„юр R0K2 = Pmopb /(а + b); R0K2 = Ртора /(а + b), реактивной силы Кк3 = Pb /(а + b), R0K3 = Ра /(а + b), где /] =РторШл; тормозН°го момеНта Mmop = Рто/к Кк4 = РторГк /(а + b).

При торможении реакции, нагружающие верхний Я'_шк и нижний Я" _шк концы шкворня, обусловленные действием:

^Rz

R0K1 = R0K1 = RJ /(а + b)

Суммарная сила, действующая на нижний конец шкворня,

^КшкX ^ ^.

Суммарная сила, действующая на верхний конец шкворня,

^КшкХ = V^(Кшк1 ^{— К}шк3 ⁾ + ⁽Ршк4 ^{— К}шк2 ⁾.

На шкворень действуют напряжения: напряжение изгиба о_и = R0_kXd / W_u; напряжение среза ^T_Cp = ^4Rlx ^(ndL⁾; напряжение смятия о см = ^Rlx ^/(Дшк¹шк ⁾ •

Для расчета принимают наибольшее из значений R'_шкХ, R0_kX. При заносе действуют только поперечные силы: от вертикальной реакции

R0K1 = RJ /(а + b); R0K1 = R'J /(а + b),

^гд^{е R}n(л) = ^Rzn(ё) ^{- G}k.

от боковой силы R_yn и от момента, создаваемого этой силой: левый шкворень R0^ = ^R0_UK2 = ^R_yml ^/(a + Ъ); правый шкворень = ^R0_UK2 = ^R_yJ ^/(a + ^Ъ).

Суммарная нагрузка на левом шкворне

Кл=[ Ryn., (Г - Ъ) - R" J ] /(a + Ъ); < л=[ ^R_ym (Г + a) - К J ] /(a + Ъ).

Суммарная нагрузка на правом шкворне

К^=[ Ryn (r_k - Ъ)+KJ ], Кл=[ Ryn (Гк + a) + RZ J ] /(a + Ъ).

Напряжения определяются так же, как и при торможении.

При динамическом погружении напряжение изгиба в вертикальной плоскости

tfu = RJk„ / W. (7.31)

Для изготовления шкворней применяют стали 40, 50, 18ХГТ. Допускаемые напряжения [а_и ] = 500 МПа, [т_ср ] = 100 МПа, ] = 50 МПа.